JP6570350B2 - Elastic roller and fixing device - Google Patents

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Description

本発明は、電子写真複写装置やプリンターといった画像形成装置に搭載する定着装置、及びこの定着装置に用いられる弾性ローラ及びこれを用いた定着装置に関する。   The present invention relates to a fixing device mounted on an image forming apparatus such as an electrophotographic copying apparatus or a printer, an elastic roller used in the fixing device, and a fixing device using the same.

電子写真方式を用いるトナー画像形成装置に用いられている定着装置は、ヒータによって加熱され、記録材の画像担持面に当接して画像を加熱する加熱部材と、該加熱部材に対向して配置され、該加熱部材と共に定着ニップ(以下、「ニップ部」と称す)を形成する加圧部材とを有している。   A fixing device used in a toner image forming apparatus using an electrophotographic method is disposed by a heating member that is heated by a heater and abuts against an image carrying surface of a recording material to heat an image, and is opposed to the heating member. And a pressure member that forms a fixing nip (hereinafter referred to as a “nip portion”) together with the heating member.

近年、省エネルギー化を目的として、定着装置の加熱効率を高め、定着装置の立ち上がり時間(ウォームアップタイム)を短縮するための技術開発が行われている。そのうちの一つとして、加圧部材の弾性層に多数の空隙を有する多孔質のシリコーンゴムを用いることがある。かかる加圧部材は、熱伝導が抑制されているため、加熱部材からの熱が加圧部材を伝って他の部材へ逃げるのを妨げ、トナーが担持された記録材をニップ部で効率的に加熱することができる。   In recent years, for the purpose of energy saving, technical development has been performed to increase the heating efficiency of the fixing device and shorten the rise time (warm-up time) of the fixing device. One of them is to use porous silicone rubber having a large number of voids in the elastic layer of the pressure member. In such a pressure member, since heat conduction is suppressed, heat from the heating member is prevented from escaping to the other members through the pressure member, and the recording material carrying the toner is efficiently transferred at the nip portion. Can be heated.

しかしながら、熱伝導が抑制された加圧部材では、記録材を通過させる際に記録材が接しないニップ部の領域(以下、「非通紙部」と称す)、より具体的には、加圧部材の幅方向両端部の昇温、所謂「非通紙部昇温」を加速するという課題がある。   However, in the case of a pressure member in which heat conduction is suppressed, a nip area where the recording material does not contact when the recording material is allowed to pass (hereinafter referred to as “non-sheet passing portion”), more specifically, pressurization. There is a problem of accelerating the temperature rise at both ends in the width direction of the member, so-called “non-sheet passing portion temperature rise”.

非通紙部昇温は、ニップ部の、記録材が接しない領域において加熱部材からの熱が記録材や記録材上のトナーによって奪われず、該領域が昇温する現象であり、とくに記録材を連続してニップ部を通過させる際に顕著に生じる。非通紙部昇温が発生すると、定着装置を構成する加熱部材や加圧部材の変質や変形を招来することがある。また、小サイズの記録材を通紙して過昇温した状態にあるニップ部に、相対的に大きなサイズの記録材を通した場合、トナーの過度の溶融により、オフセットが生じることがある。   The temperature rise of the non-sheet passing portion is a phenomenon in which the heat from the heating member is not taken away by the recording material or the toner on the recording material in the region where the recording material is not in contact with the nip portion. Is generated when the nip is continuously passed through the nip portion. When the non-sheet passing portion temperature rises, the heating member or the pressure member constituting the fixing device may be deteriorated or deformed. Further, when a relatively large size recording material is passed through a nip portion in which a small size recording material is passed through and overheated, an offset may occur due to excessive melting of the toner.

そこで、特許文献1には、加圧ローラの弾性層に空隙を分散することで立ち上がり性能を良化させつつ、加圧ローラの回転軸に沿う方向(以下「軸方向」と記す)に針状フィラーを配向させることにより加圧ローラの軸方向の伝熱性を良化させて非通紙部昇温を緩和することが記載されている。   Therefore, Patent Document 1 discloses a needle shape in a direction along the rotation axis of the pressure roller (hereinafter referred to as “axial direction”) while improving the rising performance by dispersing the gap in the elastic layer of the pressure roller. It is described that by orienting the filler, the heat conductivity in the axial direction of the pressure roller is improved and the temperature rise of the non-sheet passing portion is alleviated.

特開2012−37874号公報JP 2012-37874 A

近年の電子写真画像形成装置に対する省エネルギー化の要請から、定着装置の立ち上がり性能の更なる向上、すなわち、ウォームアップタイムのより一層の短縮が求められるようになってきている。   Due to the recent demand for energy saving in the electrophotographic image forming apparatus, further improvement in the start-up performance of the fixing device, that is, further shortening of the warm-up time has been demanded.

そこで本発明者らは、特許文献1に記載の加圧ローラについて、弾性層中の空隙部の比率をさらに向上させることを検討した。特許文献1に記載の加圧ローラは、付加硬化型の液状シリコーンゴムの未架橋材料、針状フィラー、及びマイクロバルーンや樹脂バルーンのような中空体を含む液状組成物を成形型に注入することによって、針状フィラーが配向しつつ空隙が分散された弾性層を形成している。   Therefore, the present inventors have studied to further improve the ratio of the voids in the elastic layer for the pressure roller described in Patent Document 1. The pressure roller described in Patent Document 1 injects a liquid composition containing an uncured material of addition-curable liquid silicone rubber, a needle-like filler, and a hollow body such as a microballoon or a resin balloon into a mold. Thus, an elastic layer in which the voids are dispersed while the acicular filler is oriented is formed.

しかしながら、このような中空体を多量に含む液状組成物を成形型に注入した場合、針状フィラーの軸方向への配向が中空体によって阻害されてしまう。そのため、針状フィラーの軸方向への配向と、空隙部の比率の更なる向上とを両立させることが困難であり、針状フィラーを軸方向に配向させることを前提とした場合、空隙率を10%超とすることは困難であった。   However, when a liquid composition containing a large amount of such a hollow body is injected into the mold, the orientation of the needle filler in the axial direction is hindered by the hollow body. Therefore, it is difficult to achieve both the axial orientation of the acicular filler and the further improvement in the ratio of the voids, and assuming that the acicular filler is oriented in the axial direction, the porosity is It was difficult to exceed 10%.

これに対し、中空体を含む液状組成物に変えて、水を針状フィラーとともに分散させたシリコーンゴムの乳化物を成形型内に注入し、水を含んだ状態でシリコーンゴムを硬化させた後、硬化シリコーンゴムから脱水することによって、高空隙率を有する弾性層であっても針状フィラーを回転軸に沿う方向に配向させることが可能であることが判明した。   On the other hand, after changing into a liquid composition containing a hollow body and injecting an emulsion of silicone rubber in which water is dispersed together with needle-shaped fillers into a mold and curing the silicone rubber in a state containing water It has been found that by dehydrating the cured silicone rubber, the needle-like filler can be oriented in the direction along the rotation axis even with an elastic layer having a high porosity.

この方法では、付加硬化型の液状シリコーンゴムの未架橋材料、水、増粘剤、針状フィラー及び乳化剤を含む乳化物を成形型に注入した後に、水分の蒸発が起きない温度においてシリコーンゴム成分を架橋し、さらにその後、硬化兼脱水工程を経て多孔質シリコーンゴムが形成される。この方法においては、液状シリコーンゴム内に分散された水が、針状フィラーの軸方向への配向を阻害し難いものと考えられる。   In this method, the silicone rubber component is added at a temperature at which moisture does not evaporate after injecting an emulsion containing an uncured addition-curable liquid silicone rubber material, water, a thickener, an acicular filler and an emulsifier into the mold. After that, a porous silicone rubber is formed through a curing and dehydrating step. In this method, it is considered that the water dispersed in the liquid silicone rubber is difficult to inhibit the axial orientation of the needle filler.

しかしながら、かかる方法により作製された加圧ローラは、長期間にわたり使用すると、用紙(記録材)の搬送性が不安定化したり、加圧ローラ上にしわが生じたりして、高品位な画像が得られない場合があった。これは、上記した方法で製造された硬化シリコーンゴム中の空隙は、ガラスバルーンのような中空体を用いた場合と異なり、空隙の周囲にはシェルが存在しない。そのため、定着装置の加圧ローラとして使用したときに受ける圧力の印加と圧力の解放によって、弾性層が変形し易いためであると考えられる。   However, when the pressure roller manufactured by such a method is used for a long period of time, the transportability of paper (recording material) becomes unstable, or wrinkles are generated on the pressure roller, so that a high-quality image can be obtained. There were cases where it was not possible. This is because, unlike the case of using a hollow body such as a glass balloon, the shell in the cured silicone rubber produced by the above method does not have a shell around the gap. Therefore, it is considered that this is because the elastic layer is easily deformed by application of pressure received when used as a pressure roller of the fixing device and release of pressure.

そこで本発明の目的は、非通紙部昇温の抑制と高い立ち上がり性能を両立しつつ、長期間にわたり形状安定性が得られる弾性ローラを提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an elastic roller capable of obtaining shape stability over a long period of time while achieving both suppression of non-sheet passing portion temperature rise and high rise performance.

また、本発明の他の目的は、非通紙部昇温が生じ難く記録材を効率よく加熱することができ、かつ、安定して高品位な画像を形成しうる定着装置を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide a fixing device capable of efficiently heating a recording material, in which a non-sheet passing portion temperature does not easily rise, and can stably form a high-quality image. is there.

本発明によれば、軸芯体と、該軸芯体の周面に形成された弾性層と、を有する弾性ローラであって、該弾性層は、針状フィラーと、シェルを有さない空隙とを含み、
該弾性層の空隙率は、20体積%以上60体積%以下であり、該弾性層の、該軸芯体から離れた側の表面から該軸芯体に向かって、該弾性層の厚さの30%の厚さの領域を領域Bとし、該弾性層の厚さ方向の中央の、該弾性層の厚さに対して40%の厚さの領域を領域Aとしたとき、該領域Aにおける該針状フィラーの該弾性ローラの軸方向への配向度(A)が50%以下であり、かつ、該領域Bにおける該針状フィラーの該弾性ローラの軸方向への配向度(B)が、該領域Aにおける該針状フィラーの配向度よりも高いことを特徴とする弾性ローラが提供される(但し、配向度(A)は、該弾性層の軸方向の断面から観察される該領域Aの部分の該針状フィラーの全本数を基準として、軸方向を角度0度とし、軸方向に対してなす角度θが、±5度以内である該針状フィラーの本数の割合(%)の平均値であり、配向度(B)は、該弾性層の軸方向の断面から観察される該領域Bの部分の該針状フィラーの全本数を基準として、軸方向を角度0度とし、軸方向に対してなす角度θが、±5度以内である該針状フィラーの本数の割合(%)の平均値である。)。
According to the present invention, an elastic roller having a shaft core body and an elastic layer formed on the peripheral surface of the shaft core body, the elastic layer including a needle-like filler and a void without a shell. Including
The porosity of the elastic layer is 20 volume% or more and 60 volume% or less, and the elastic layer has a thickness of the elastic layer from the surface of the elastic layer on the side away from the shaft core body toward the shaft core body. A region having a thickness of 30% is defined as region B, and a region having a thickness of 40% with respect to the thickness of the elastic layer in the center in the thickness direction of the elastic layer is defined as region A. The degree of orientation (A) of the needle-like filler in the axial direction of the elastic roller is 50% or less, and the degree of orientation (B) of the needle-like filler in the axial direction of the elastic roller in the region B is And an elastic roller characterized in that the degree of orientation of the acicular filler in the region A is higher (where the degree of orientation (A) is observed from the axial cross section of the elastic layer). Based on the total number of needle-shaped fillers in the portion A, the axial direction is 0 degree, and the angle θ formed with respect to the axial direction is It is an average value of the ratio (%) of the number of needle-shaped fillers within ± 5 degrees, and the degree of orientation (B) is the needle in the region B observed from the cross section in the axial direction of the elastic layer The average value of the ratio (%) of the number of needle-shaped fillers in which the axial direction is 0 degree and the angle θ made with respect to the axial direction is within ± 5 degrees with respect to the total number of the fillers. ).

また、本発明によれば、加熱部材と、該加熱部材に対向して配置され、該加熱部材に圧接される加圧部材とを有し、該記録材と該加圧部材との間のニップ部に記録材を導入して挟持搬送することにより該記録材を加熱する定着装置であって、該加圧部材が、上記の弾性ローラである定着装置が提供される。   In addition, according to the present invention, there is provided a heating member and a pressure member that is disposed so as to face the heating member and pressed against the heating member, and a nip between the recording material and the pressure member. There is provided a fixing device that heats the recording material by introducing the recording material into the section and nipping and conveying the recording material, wherein the pressure member is the elastic roller described above.

本発明によれば、非通紙部昇温の抑制と高い立ち上がり性能を両立しつつ、長期間にわたり形状安定性を保持可能な弾性ローラを得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain an elastic roller capable of maintaining shape stability over a long period of time while achieving both suppression of temperature rise at the non-sheet passing portion and high rise performance.

また、本発明によれば、非通紙部昇温が生じ難く記録材を効率よく加熱することができ、かつ、安定して高品位な画像を形成しうる定着装置を得ることができる。   In addition, according to the present invention, it is possible to obtain a fixing device that can efficiently heat a recording material and hardly form a temperature increase in a non-sheet passing portion and can stably form a high-quality image.

本発明に係る定着装置の一例の断面図である。1 is a cross-sectional view of an example of a fixing device according to the present invention. 本発明に係る弾性ローラの一例の模式図((a)斜視図(b)断面図)である。It is a schematic diagram ((a) perspective view (b) sectional view) of an example of an elastic roller according to the present invention. 本発明に係る弾性ローラの一例の、図2(b)におけるAB線切断部分の拡大図である。It is an enlarged view of the AB line | wire cut part in FIG.2 (b) of an example of the elastic roller which concerns on this invention. 配向度の定義の説明図である。It is explanatory drawing of the definition of orientation degree. 型成形法を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the mold forming method. ノズルの一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of a nozzle. 円筒状の成形型の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a cylindrical shaping | molding die. 軸芯体の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of an axial center body. 弾性ローラの非通紙部を説明する図である。It is a figure explaining the non-sheet passing part of an elastic roller.

(1)定着装置
図1は本発明に係る定着装置の一例の断面図である。この定着装置は、フィルム加熱方式の定着装置であり、以下にその概略の構成について説明する。
(1) Fixing Device FIG. 1 is a sectional view of an example of a fixing device according to the present invention. This fixing device is a film heating type fixing device, and a schematic configuration thereof will be described below.

図1において、フィルムガイド部材11は横断面略半円弧状・樋型で、基体の長手方向に平行な方向を幅方向とする横長のフィルムガイド部材である。ヒータ12はフィルムガイド部材11の下面の略中央に幅方向に沿って形成した溝内に収容保持させた横長のヒータ(加熱部材を構成する要素の一つである加熱手段)である。フィルム13はフィルム状のエンドレスベルトであり、ヒータ12を装着したフィルムガイド部材11にルーズに外嵌させた筒状のものである。   In FIG. 1, a film guide member 11 is a horizontally long film guide member having a substantially semicircular arc shape and a saddle shape in cross section and having a width direction in a direction parallel to the longitudinal direction of the substrate. The heater 12 is a horizontally long heater (a heating means which is one of the elements constituting the heating member) accommodated and held in a groove formed along the width direction at the approximate center of the lower surface of the film guide member 11. The film 13 is a film-like endless belt, and has a cylindrical shape that is loosely fitted on the film guide member 11 on which the heater 12 is mounted.

フィルムガイド部材11は、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイト)や液晶ポリマーといった耐熱性樹脂からなる成形品である。   The film guide member 11 is a molded article made of a heat resistant resin such as PPS (polyphenylene sulfite) or a liquid crystal polymer.

ヒータ12は、セラミック基板上に発熱抵抗体を設けた構成を有する。図1に示すヒータ12は、アルミナの横長・薄板状のヒータ基板12aと、その表面側(フィルム摺動面側)に基体の長手方向に沿って形成具備させた線状あるいは細帯状のAg/Pd製の通電発熱体(発熱抵抗体)12cと、を有する。また、ヒータ12は、通電発熱体12cを覆って保護するためにガラスで構成された、薄い表面保護層12dを有する。そしてヒータ基板12aの裏面側にサーミスタのような検温素子12bが接触している。このヒータ12は、通電発熱体12cに対する電力供給により迅速に昇温した後、検温素子12bを含む電力制御手段(不図示)によって所定の定着温度(目標温度)を維持するように制御できる。   The heater 12 has a configuration in which a heating resistor is provided on a ceramic substrate. The heater 12 shown in FIG. 1 includes an alumina horizontally long and thin heater substrate 12a, and a linear or thin strip Ag / layer formed on the surface side (film sliding surface side) along the longitudinal direction of the substrate. And an energization heating element (heating resistor) 12c made of Pd. The heater 12 has a thin surface protective layer 12d made of glass to cover and protect the energization heating element 12c. A temperature sensing element 12b such as a thermistor is in contact with the back side of the heater substrate 12a. The heater 12 can be controlled to maintain a predetermined fixing temperature (target temperature) by power control means (not shown) including the temperature measuring element 12b after the temperature is rapidly raised by supplying power to the energization heating element 12c.

フィルム13は、例えば、ベースフィルムの表面に表面層をコーティングした複合層フィルムである。このフィルムは、熱容量を小さくして定着装置のクイックスタート性を向上させるために、膜厚を好ましくは、総厚100μm以下、特に好ましくは20μm以上60μm以下とする。   The film 13 is, for example, a composite layer film in which a surface layer is coated on the surface of a base film. The film preferably has a total thickness of 100 μm or less, particularly preferably 20 μm or more and 60 μm or less, in order to reduce the heat capacity and improve the quick start property of the fixing device.

ベースフィルムの材料としては、PI(ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)、
PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、およびPES(ポリエーテルスルホン)といった樹脂材料や、SUS、Niといった金属材料が用いられる。
Base film materials include PI (polyimide), PAI (polyamideimide),
Resin materials such as PEEK (polyether ether ketone) and PES (polyether sulfone), and metal materials such as SUS and Ni are used.

表面層の材料としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル)および、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体)といったフッ素樹脂材料が用いられる。   As the material for the surface layer, fluororesin materials such as PTFE (polytetrafluoroethylene), PFA (tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether), and FEP (tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer) are used.

なお、適宜、ベースフィルムと表面層の間に、シリコーンゴムからなる弾性層および/または接着層を設けても良い。   Note that an elastic layer and / or an adhesive layer made of silicone rubber may be provided between the base film and the surface layer as appropriate.

加圧ローラ20は、フィルム13を挟み、ヒータ12の下面に対向して配置され、ヒータ12に圧接させた加圧部材としての弾性ローラである。なお、ヒータ12とフィルム13は、加熱部材を構成する要素であり、ヒータ12は、フィルム13の加熱手段として機能するものである。   The pressure roller 20 is an elastic roller as a pressure member that is disposed so as to face the lower surface of the heater 12 with the film 13 interposed therebetween and is in pressure contact with the heater 12. The heater 12 and the film 13 are elements constituting a heating member, and the heater 12 functions as a heating means for the film 13.

加圧ローラ20は、フィルム13を介してヒータ12の表面保護層12dに所定の加圧機構(不図示)により所定の加圧力で加圧されている。その加圧力に応じて加圧ローラ20の弾性層25が弾性変形し、加圧ローラ20の表面とフィルム13の表面との間に未定着トナー画像の加熱定着に必要な所定幅のニップ部Nが形成される。   The pressure roller 20 is pressed to the surface protective layer 12d of the heater 12 through the film 13 with a predetermined pressure by a predetermined pressure mechanism (not shown). The elastic layer 25 of the pressure roller 20 is elastically deformed according to the applied pressure, and a nip portion N having a predetermined width necessary for heat-fixing an unfixed toner image between the surface of the pressure roller 20 and the surface of the film 13. Is formed.

ニップ部Nに記録材Pが導入され、記録材Pが挟持搬送されることにより、記録材Pが加熱される。ニップ部N内でのフィルム13と加圧ローラ20の接触時間は一般的には20〜80msec程度である。   The recording material P is introduced into the nip portion N, and the recording material P is heated by being nipped and conveyed. The contact time between the film 13 and the pressure roller 20 in the nip portion N is generally about 20 to 80 msec.

加圧ローラ20は、駆動源Mの駆動力が不図示の動力伝達機構(ギア)を介して伝達されて、所定の周速度で矢印bの反時計方向に回転駆動される。   The pressure roller 20 is driven to rotate in the counterclockwise direction indicated by an arrow b at a predetermined peripheral speed when the driving force of the driving source M is transmitted through a power transmission mechanism (gear) (not shown).

フィルム13は、画像形成実行時に加圧ローラ20が矢印bの反時計方向に回転駆動されることにより、加圧ローラ20の回転に従動して矢印aの方向に回転する。   The film 13 rotates in the direction of the arrow a following the rotation of the pressure roller 20 when the pressure roller 20 is rotationally driven in the counterclockwise direction of the arrow b during image formation.

(2)弾性ローラ
図2(a)は、本発明に係る弾性ローラの一例の斜視図であり、軸芯体21の周面に、弾性層25及び離型層26が積層された構成を有する。
(2) Elastic Roller FIG. 2A is a perspective view of an example of the elastic roller according to the present invention, and has a configuration in which an elastic layer 25 and a release layer 26 are laminated on the peripheral surface of the shaft core body 21. .

続いて、弾性ローラの各構成について説明する。   Next, each configuration of the elastic roller will be described.

(2−1)軸芯体
図2(b)は、図2(a)に示す弾性ローラの軸芯体21に沿う方向の断面図である。
(2-1) Shaft Core Body FIG. 2B is a cross-sectional view in the direction along the shaft core body 21 of the elastic roller shown in FIG.

軸芯体21は、図2(b)に示したように、弾性層25が形成されている部分の直径が、弾性層25の非形成部分よりも大きな直径を有している。   As shown in FIG. 2B, the shaft core 21 has a larger diameter at a portion where the elastic layer 25 is formed than at a portion where the elastic layer 25 is not formed.

軸芯体21の構成を図8を用いてより詳細に説明すると、軸芯体21は、駆動用回転軸22、弾性層25が形成される弾性層形成部23、及び他端回転軸24からなる。軸芯体21としては、例えば、快削鋼を研磨した表面に無電解ニッケルメッキといった表面処理が施されたものが好適に用いられる。   The configuration of the shaft core body 21 will be described in more detail with reference to FIG. 8. The shaft core body 21 includes a driving rotary shaft 22, an elastic layer forming portion 23 in which an elastic layer 25 is formed, and the other end rotating shaft 24. Become. As the shaft core body 21, for example, a surface obtained by polishing a free-cutting steel and subjected to a surface treatment such as electroless nickel plating is suitably used.

(2−2)弾性層
本発明に係る弾性層について図3を用いて詳細に説明する。図3は、図2(b)におけるAB線で切断した領域の拡大図である。
(2-2) Elastic Layer The elastic layer according to the present invention will be described in detail with reference to FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a region cut along line AB in FIG.

図3において、軸芯体の弾性層形成部23の周面に弾性層25が形成され、さらに、弾性層25の周面に離型層26が形成されている。なお図3においては、弾性層25は接着層28を介して弾性層形成部23上に形成され、離型層26は接着層27を介して弾性層25上に形成されている。   In FIG. 3, an elastic layer 25 is formed on the peripheral surface of the elastic layer forming portion 23 of the shaft core body, and a release layer 26 is further formed on the peripheral surface of the elastic layer 25. In FIG. 3, the elastic layer 25 is formed on the elastic layer forming portion 23 via the adhesive layer 28, and the release layer 26 is formed on the elastic layer 25 via the adhesive layer 27.

弾性層25は、針状フィラー301を含み、また、多数の空隙302を有している。   The elastic layer 25 includes a needle-like filler 301 and has a large number of voids 302.

そして、該弾性層の空隙率は、20体積%以上60体積%以下である。   And the porosity of this elastic layer is 20 volume% or more and 60 volume% or less.

また、弾性層の、軸芯体から離れた側の表面から軸芯体に向かって、弾性層の厚さの30%の厚さの領域25bを領域Bとし、弾性層の厚さ方向の中央の、弾性層の厚さに対して40%の厚さの領域25aを領域Aとしたとき、領域Aにおける針状フィラーの配向度が50%以下であり、かつ、領域Bにおける針状フィラーの配向度が、領域Aにおける針状フィラーの配向度よりも高い。   Further, a region 25b having a thickness of 30% of the thickness of the elastic layer is defined as a region B from the surface of the elastic layer on the side away from the shaft core to the center of the elastic layer. When the region 25a having a thickness of 40% with respect to the thickness of the elastic layer is defined as the region A, the orientation degree of the acicular filler in the region A is 50% or less, and the acicular filler in the region B The degree of orientation is higher than the degree of orientation of the acicular filler in region A.

図3中、図番25aが領域Aを表しており、図番25bが、領域Bを表している。   In FIG. 3, the figure number 25 a represents the area A, and the figure number 25 b represents the area B.

本発明者らの検討によれば、弾性層の厚みが2〜5mmである場合、加熱されてなる定着部材と、該定着部材に対向配置されてなる加圧部材とで構成されるニップ部に連続して記録材を通したときに、加熱されている定着部材から弾性層に伝えられる熱の弾性層の厚み方向における到達距離、すなわち、熱浸透深さは、該弾性層の離型層側の表面から該軸芯体方向に向かって弾性層の厚みの約30%以内であるとの知見を得ている。   According to the study by the present inventors, when the elastic layer has a thickness of 2 to 5 mm, the nip portion is composed of a heated fixing member and a pressure member arranged to face the fixing member. The distance reached in the thickness direction of the elastic layer, that is, the heat penetration depth, transmitted from the heated fixing member to the elastic layer when the recording material is continuously passed, is the release layer side of the elastic layer. The knowledge that it is within about 30% of the thickness of the elastic layer from the surface to the axial core direction is obtained.

そして、本発明に係る弾性ローラにおいては、熱浸透深さに相当する領域Bにおける針状フィラーの配向度が、領域Aにおける針状フィラーの配向度よりも高い。   And in the elastic roller which concerns on this invention, the orientation degree of the acicular filler in the area | region B equivalent to heat penetration depth is higher than the orientation degree of the acicular filler in the area | region A.

そのため、本発明に係る弾性ローラを、加圧部材として用いた場合、定着部材からの熱を効果的に弾性ローラの軸方向に拡散させることができる。そのため、弾性ローラの非通紙部の熱を効果的に拡散させることができ、連続通紙時に生じる非通紙部の過昇温を抑制することができる。   Therefore, when the elastic roller according to the present invention is used as a pressure member, the heat from the fixing member can be effectively diffused in the axial direction of the elastic roller. Therefore, the heat of the non-sheet passing portion of the elastic roller can be effectively diffused, and excessive temperature rise of the non-sheet passing portion that occurs during continuous sheet passing can be suppressed.

また、弾性層は、空隙率が20体積%以上60体積%以下であるため、弾性層の厚み方向には熱伝導が抑制されている。そのため、定着装置における加熱部材の熱の加圧部材への伝導が抑制される。また、空隙によって弾性層の見かけ密度が低下し、弾性層の容積比熱を低減させることができる。そのため、加熱部材の熱が、加圧部材の昇温に使用されることを抑制できる。その結果として、ニップ部の温度が、トナーが溶融する温度に到達するまでのウォームアップタイムが短縮される。すなわち、定着装置の立ち上がり性能を向上させることができる。   Further, since the elastic layer has a porosity of 20% by volume or more and 60% by volume or less, thermal conduction is suppressed in the thickness direction of the elastic layer. Therefore, conduction of heat from the heating member to the pressure member in the fixing device is suppressed. Further, the apparent density of the elastic layer is lowered by the voids, and the volume specific heat of the elastic layer can be reduced. Therefore, it can suppress that the heat of a heating member is used for temperature rising of a pressurization member. As a result, the warm-up time until the temperature of the nip reaches the temperature at which the toner melts is shortened. That is, the start-up performance of the fixing device can be improved.

さらに、本発明に係る弾性層は、領域Aにおける針状フィラーの配向度を50%以下とすることによって、長期間に亘って使用された場合にも弾性層25の形状変化を抑制し得るものである。   Furthermore, the elastic layer according to the present invention can suppress the change in shape of the elastic layer 25 even when it is used for a long period of time by setting the orientation degree of the acicular filler in the region A to 50% or less. It is.

定着装置における加圧部材の弾性層は、ニップ部においては、加圧圧縮され、ニップ通過後の、圧力解放による復元が繰り返される。   The elastic layer of the pressure member in the fixing device is compressed and compressed in the nip portion, and is restored by releasing the pressure after passing through the nip.

本発明者らの検討によれば、針状フィラーの配向度が高い弾性層では、針状フィラーの配向度が低い弾性層よりも、加圧による圧縮と圧力解放による復元とが繰り返し生じた場合における弾性層の経時的な厚みの変化量が大きいことを見出した。これは、針状フィラーの配向度の低い弾性層においては、針状フィラーの配向度が高い弾性層と比較して、弾性層の厚み方向の圧縮力に対する補強効果がより大きく発現しているためであると考えられる。   According to the study by the present inventors, in the elastic layer having a high degree of orientation of the needle-like filler, when compression due to pressurization and restoration by pressure release repeatedly occur than in the elastic layer having a low degree of orientation of the needle-like filler. The amount of change in the thickness of the elastic layer over time was found to be large. This is because, in an elastic layer with a low degree of orientation of the needle-like filler, the reinforcing effect on the compressive force in the thickness direction of the elastic layer is more pronounced than an elastic layer with a high degree of orientation of the needle-like filler. It is thought that.

このような厚み方向における針状フィラーの配向度の分布は、弾性ローラの少なくとも通紙部において形成されていることが好ましい。すなわち、弾性ローラの通紙部において、領域Aにおける針状フィラーの配向度が50%以下であり、領域Bにおける針状フィラーの配向度が領域Aにおける針状フィラーの配向度よりも高いことが好ましい。   The distribution of the degree of orientation of the acicular filler in the thickness direction is preferably formed at least in the paper passing portion of the elastic roller. That is, in the paper passing portion of the elastic roller, the orientation degree of the needle filler in the region A is 50% or less, and the orientation degree of the needle filler in the region B is higher than the orientation degree of the needle filler in the region A. preferable.

弾性ローラの通紙部とは、弾性ローラの長手方向において、記録材を通過させる際に記録材が接する領域である。図9は、弾性ローラの通紙部を説明する図である。図9(a)は、サイズの異なる用紙を、用紙の中央を弾性ローラの中央と揃えて通紙する場合の弾性ローラの通紙部、図9(b)は、サイズの異なる用紙を、用紙の端部を弾性ローラの端部と揃えて通紙する場合の弾性ローラの通紙部を、それぞれ示している。Wmaxはニップ部Nに導入可能な最大幅のサイズを有する用紙の幅であり、Wminはニップ部Nに導入可能な最小幅のサイズを有する用紙の幅である。本実施形態では、最大幅のサイズを有する用紙の幅Wmaxが、A3用紙(の短辺)の幅:297mm、最小幅のサイズを有する用紙の幅Wminが、A5用紙(の短辺)の幅:148mmである。弾性ローラの長手方向において上記の幅Wminに対応する部分は、いずれのサイズの用紙を通過させた場合においても弾性ローラにおいて用紙が通過する領域であり、この領域を通紙部Sとする。また、弾性ローラの長手方向において上記の幅Wminより外側であり上記の幅Wmaxより内側のローラ部分を通紙部W、上記の幅Wmaxより外側のローラ部分を非通紙部Eとする。本発明における通紙部とは通紙部W+通紙部Sのことをいう。   The paper passing portion of the elastic roller is an area where the recording material comes into contact when the recording material is passed in the longitudinal direction of the elastic roller. FIG. 9 is a diagram illustrating a paper passing portion of the elastic roller. FIG. 9A shows a paper passing portion of an elastic roller when papers of different sizes are passed with the center of the paper aligned with the center of the elastic roller. FIG. 9B shows papers of different sizes. The paper passing portions of the elastic roller in the case where the paper is passed with the end of the elastic roller aligned with the end of the elastic roller are shown. Wmax is the width of the sheet having the maximum width that can be introduced into the nip portion N, and Wmin is the width of the sheet having the minimum width that can be introduced into the nip portion N. In the present embodiment, the width Wmax of the sheet having the maximum width size is the width of the A3 sheet (short side): 297 mm, and the width Wmin of the sheet having the minimum width is the width of the A5 sheet (short side). 148 mm. A portion corresponding to the width Wmin in the longitudinal direction of the elastic roller is a region through which the paper passes through the elastic roller when any size paper is passed. A roller portion outside the width Wmin and inside the width Wmax in the longitudinal direction of the elastic roller is referred to as a sheet passing portion W, and a roller portion outside the width Wmax is referred to as a non-sheet passing portion E. In the present invention, the paper passing portion refers to the paper passing portion W + the paper passing portion S.

本発明に係る弾性層はシリコーンゴム層であることが好ましい。また、このシリコーンゴム層は、弾性ローラにおける唯一のシリコーンゴム層であることが好ましい。   The elastic layer according to the present invention is preferably a silicone rubber layer. The silicone rubber layer is preferably the only silicone rubber layer in the elastic roller.

弾性層の厚さとしては、特に限定されないが、一般的には、2mm以上5mm以下の範囲である。   Although it does not specifically limit as thickness of an elastic layer, Generally, it is the range of 2 mm or more and 5 mm or less.

(2−2−1)針状フィラーの配向度
本発明に係る弾性層25において、領域Aにおける針状フィラーの配向度は、50%以下である。また、領域Bにおける針状フィラーの配向度は、領域Aにおける針状フィラーの配向度より高い。
(2-2-1) Orientation degree of acicular filler In the elastic layer 25 according to the present invention, the orientation degree of the acicular filler in the region A is 50% or less. Moreover, the orientation degree of the acicular filler in the region B is higher than the orientation degree of the acicular filler in the region A.

領域Aにおける針状フィラーの配向度は、好ましくは、30%以上50%以下である。また、領域Bにおける針状フィラーの配向度は、好ましくは55%以上、さらに好ましくは55%以上70%以下である。   The orientation degree of the acicular filler in the region A is preferably 30% or more and 50% or less. Moreover, the orientation degree of the acicular filler in the region B is preferably 55% or more, more preferably 55% or more and 70% or less.

本発明における配向度の定義について、図4を用いて説明する。   The definition of the degree of orientation in the present invention will be described with reference to FIG.

まず、図4(a)に示したように、弾性ローラから、カミソリを用いて弾性層25のサンプル29を切り出す。なお、サンプル29は、x軸方向に、10.0mm、y軸方向に10.0mm、z軸方向に、弾性層25の全厚さのサイズを有するものとする。図4(c)は、切り出したサンプル29の拡大斜視図である。   First, as shown in FIG. 4A, a sample 29 of the elastic layer 25 is cut out from the elastic roller using a razor. The sample 29 has a size of 10.0 mm in the x-axis direction, 10.0 mm in the y-axis direction, and the entire thickness of the elastic layer 25 in the z-axis direction. FIG. 4C is an enlarged perspective view of the sample 29 cut out.

図4(d)はサンプル29から針状フィラーの配向度を測定する際の手順の説明図である。   FIG. 4D is an explanatory diagram of a procedure for measuring the orientation degree of the needle filler from the sample 29.

サンプル29を熱重量測定装置(商品名:TGA851e/SDTA;メトラー・トレド株式会社製)を用いて窒素ガス雰囲気下で1000℃、1時間加熱することでシリコーンゴムを分解・除去する。   The silicone rubber is decomposed and removed by heating the sample 29 at 1000 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere using a thermogravimetric measuring device (trade name: TGA851e / SDTA; manufactured by METTLER TOLEDO).

このようにサンプルを焼成すると、表面に離型層を有する状態であっても、シリコーンゴムと共に離型層も除去される。そして、シリコーンゴムが除去されたサンプル29には、針状フィラーのみがシリコーンゴムが存在していたときの配向状態を維持したまま残存している。そこで、シリコーンゴムを除去したサンプル29の図4(c)における「β断面」の、弾性層25の領域Aおよび領域Bに相当する領域を含む部分を各々5箇所ずつ観察する。観察には、コンフォーカル顕微鏡(商品名:OPTELICS C130;レーザーテック(LASERTEC)株式会社製)を用いる。   When the sample is baked in this way, the release layer is removed together with the silicone rubber even if the release layer is on the surface. In the sample 29 from which the silicone rubber has been removed, only the needle-like filler remains while maintaining the orientation when the silicone rubber is present. Therefore, five portions each including a region corresponding to the region A and the region B of the elastic layer 25 in the “β cross section” in FIG. 4C of the sample 29 from which the silicone rubber has been removed are observed. For the observation, a confocal microscope (trade name: OPTELICS C130; manufactured by Lasertec Corporation) is used.

「β断面」の各々の観察画像から、針状フィラーの角度を測定する。なお、領域Aおよび領域Bにまたがって存在している針状フィラーは観察対象に含めないものとする。   The angle of the needle filler is measured from each observation image of the “β cross section”. In addition, the needle-like filler which exists over the area | region A and the area | region B shall not be included in an observation object.

サンプル29の「β断面」の観察画像には、観察面より深さ方向におよそ50μmまでの領域に存在する針状フィラーが観察できる。すなわち、「β断面」からの観察画像には、「β断面」からx軸方向におよそ50μmまでの領域に存在する針状フィラーの状態が観察可能である。   In the observation image of the “β cross section” of the sample 29, needle-like fillers existing in a region up to about 50 μm in the depth direction from the observation surface can be observed. That is, in the observation image from the “β cross section”, it is possible to observe the state of the needle filler existing in the region from the “β cross section” to about 50 μm in the x-axis direction.

このとき、弾性層25のローラ長手方向(図4(d)のy方向)を角度0度とし、各針状フィラーの角度θを算出した。針状フィラーの角度θが0度に近いほどローラ長手方向に配向しているということである。   At this time, the longitudinal direction of the roller of the elastic layer 25 (y direction in FIG. 4D) was set to 0 degree, and the angle θ of each needle-like filler was calculated. That is, the closer the angle θ of the needle-like filler is to 0 degrees, the more the orientation is in the longitudinal direction of the roller.

「β断面」の観察画像から、角度θが、±5度以内のものの割合[(±5度以内の針状フィラーの本数/観察可能な全針状フィラーの本数)×100%]を求め、任意の5箇所の測定結果の平均値を配向度と定義した。   From the observation image of the “β cross section”, the ratio of the angle θ within ± 5 degrees [(number of needle fillers within ± 5 degrees / number of all acicular fillers observable) × 100%] was determined, The average value of the measurement results at arbitrary five locations was defined as the degree of orientation.

(2−2−2)空隙
弾性層25の空隙率は、20体積%以上60体積%以下である。空隙率が20体積%以上であることにより、本発明に係る、上述の立ち上がり時間の短縮効果を十分に得ることができる。また、空隙率を60体積%以下とすることで、針状フィラーの配向が制御された弾性層を容易に成形することができる。空隙率が高い方が立ち上がり時間を短縮できるため、空隙率はより好ましくは40体積%以上60体積%以下である。
(2-2-2) Void The porosity of the elastic layer 25 is 20% by volume or more and 60% by volume or less. When the porosity is 20% by volume or more, the above-described effect of shortening the rise time according to the present invention can be sufficiently obtained. Moreover, the elastic layer by which the orientation of the acicular filler was controlled can be easily shape | molded because a porosity is 60 volume% or less. Since the rising time can be shortened when the porosity is higher, the porosity is more preferably 40% by volume or more and 60% by volume or less.

弾性層25の空隙率は以下のようにして求めることができる。   The porosity of the elastic layer 25 can be determined as follows.

まず、カミソリを用いて、弾性層25を任意の部分で切断する。25℃におけるその体積を、液浸比重測定装置(SGM−6、メトラー・トレド株式会社製)により測定する(この体積をVallとする)。次に、体積測定を行った評価サンプルを熱重量測定装置(商品名:TGA851e/SDTA、メトラー・トレド株式会社製)を用いて窒素ガス雰囲気下で700℃・1時間加熱することでシリコーンゴム成分を分解・除去する。この時の重量の減少量をМpとする。弾性層25中に針状フィラー以外に無機フィラーが入っていた場合、この分解・除去後の残留物は、針状フィラーと無機フィラーが混在している状態である。   First, the elastic layer 25 is cut | disconnected in arbitrary parts using a razor. The volume at 25 ° C. is measured by an immersion specific gravity measuring device (SGM-6, manufactured by METTLER TOLEDO) (this volume is referred to as “Vall”). Next, the silicone rubber component is obtained by heating the evaluation sample subjected to volume measurement at 700 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere using a thermogravimetric measuring device (trade name: TGA851e / SDTA, manufactured by METTLER TOLEDO). Disassemble and remove. Let Мp be the weight loss at this time. When an inorganic filler is contained in the elastic layer 25 in addition to the needle-like filler, the residue after the decomposition / removal is in a state where the needle-like filler and the inorganic filler are mixed.

この状態で25℃における体積を乾式自動密度計(商品名:アキュピック1330−1、株式会社島津製作所製)により測定する(この体積をVaとする)。これらの値を基に、下記計算式(1)から空隙率を求めることができる。なお、シリコーンゴム成分の密度は0.97g/cmとして計算した(この密度をρpとする)。
計算式(1)
空隙率(体積%)=[{(Vall−(Мp/ρp+Va)}/Vall]×100
(2−3)離型層
本発明に係る離型層26は弾性層25の外表面に設置されている。
In this state, the volume at 25 ° C. is measured with a dry automatic densimeter (trade name: Accupic 1330-1, manufactured by Shimadzu Corporation) (this volume is Va). Based on these values, the porosity can be obtained from the following calculation formula (1). The density of the silicone rubber component was calculated as 0.97 g / cm 3 (this density is defined as ρp).
Formula (1)
Void ratio (volume%) = [{(Vall− (Мp / ρp + Va)} / Vall] × 100
(2-3) Release Layer The release layer 26 according to the present invention is installed on the outer surface of the elastic layer 25.

離型層としては、記録材を容易に離型可能なPFAのようなフッ素樹脂材料が好適に使用される。その厚みは製品仕様にもよるが、一般には30ミクロンから50ミクロンである。   As the release layer, a fluororesin material such as PFA capable of easily releasing the recording material is preferably used. The thickness is generally 30 to 50 microns, although it depends on the product specifications.

(3)弾性ローラの製造方法
本発明に係る弾性ローラは、シリコーンゴムの未架橋材料、水、増粘剤、針状フィラー、及び乳化剤を含む材料を混合、撹拌して、エマルジョン状の乳化物を調製し、これを注型成形用型に注入、硬化させることで、水が均一且つ微細に分散したベースポリマーを形成し、その後、該ベースポリマーから水を蒸発させることにより、形成することができる。
(3) Method for Producing Elastic Roller An elastic roller according to the present invention is an emulsion-like emulsion obtained by mixing and stirring a material containing silicone rubber uncrosslinked material, water, thickener, needle filler, and emulsifier. The base polymer in which water is uniformly and finely dispersed is formed by injecting it into a casting mold and curing, and then the water is evaporated from the base polymer. it can.

(3−1)乳化物
(3−1−1)シリコーンゴムの未架橋材料
本発明に係る乳化物のシリコーンゴムの未架橋材料としては、1分子中に2個以上のアルケニル基を有するポリジオルガノシロキサン(以下「ゴム原料A」する)、1分子中に2個以上のケイ素原子結合水素原子を有するポリオルガノシロキサン(以下「ゴム原料B」とする)、及びヒドロシリル化触媒を含有することが好ましい。ゴム原料A及びゴム原料Bは、通常、別箇の原料として準備され、例えばゴム原料Aを含むA液、及びゴム原料Bを含むB液として、それぞれ調製される。
(3-1) Emulsion (3-1-1) Uncrosslinked material of silicone rubber The uncrosslinked material of the silicone rubber of the emulsion according to the present invention is a polydiorgano having two or more alkenyl groups in one molecule. It preferably contains a siloxane (hereinafter referred to as “rubber raw material A”), a polyorganosiloxane having two or more silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule (hereinafter referred to as “rubber raw material B”), and a hydrosilylation catalyst. . The rubber raw material A and the rubber raw material B are usually prepared as separate raw materials, for example, prepared as a liquid A containing the rubber raw material A and a liquid B containing the rubber raw material B, respectively.

ここで、ゴム原料Aとは、次のゴム原料A1とA2の混合物からなるアルケニル基含有ポリジオルガノシロキサンである。
「ゴム原料A1」:分子鎖両末端がアルケニル基で封鎖され、分子鎖側鎖にアルケニル基を有さないポリジオルガノシロキサン
「ゴム原料A2」:分子鎖側鎖にアルケニル基を2個以上有するポリジオルガノシロキサン
また、ゴム原料Bとは、1分子中に少なくとも2個のケイ素原子結合水素原子を有するポリオルガノシロキサンである。
Here, the rubber raw material A is an alkenyl group-containing polydiorganosiloxane made of a mixture of the following rubber raw materials A1 and A2.
“Rubber raw material A1”: polydiorganosiloxane having both ends of the molecular chain blocked with alkenyl groups and having no alkenyl groups in the side chains of the molecular chain “Rubber raw material A2”: polydiorganosiloxane having two or more alkenyl groups in the side chains of the molecular chain Organosiloxane The rubber raw material B is a polyorganosiloxane having at least two silicon-bonded hydrogen atoms in one molecule.

(3−1−2)水、増粘剤
水は清浄であればよいが、一般的には脱イオン水が使用される。ここで、水は、A液及びB液に比較して粘度が低いため、増粘剤を使用して混合分散を容易にすることが好ましく、増粘剤を含むC液として使用することができる。増粘剤としては、無機系、有機系の様々な種類のものが挙げられるが、本発明においては無機系増粘剤が好適に用いられる。中でも、スメクタイト族粘土鉱物を含む有機ポリマー複合親水性精製ベントナイトからなる無機系増粘剤(「ベンゲルW−200U」、(株)ホージュン製)を使用すれば、C液の粘度調整が容易となり好ましい。
(3-1-2) Water, thickener Water may be clean, but deionized water is generally used. Here, since water has a lower viscosity than liquid A and liquid B, it is preferable to use a thickener to facilitate mixing and dispersion, and it can be used as liquid C containing the thickener. . As the thickener, various kinds of inorganic and organic types can be mentioned. In the present invention, an inorganic thickener is preferably used. Among them, the use of an inorganic thickener composed of an organic polymer composite hydrophilic purified bentonite containing a smectite group clay mineral (“Bengel W-200U”, manufactured by Hojun Co., Ltd.) is preferable because the viscosity of the liquid C can be easily adjusted. .

本発明に係る、弾性層の形成に用いる乳化物中には、空隙形成手段として従来から用いられているシェルを有する中空粒子が存在しない。このため、乳化物の流動方向に沿う方向への針状フィラーの配向が阻害され難い。   In the emulsion used for forming the elastic layer according to the present invention, there are no hollow particles having a shell conventionally used as a void forming means. For this reason, the orientation of the acicular filler in the direction along the flow direction of the emulsion is difficult to be inhibited.

(3−1−3)針状フィラー
針状フィラーは、その直径Dに対する長さLの比(以下「アスペクト比」と称する)が大きい繊維形状のものが使用できる。針状フィラーの底面の形状は円状でも角状でも構わず、型成型法により弾性ローラの回転軸に沿う方向に配向する材料であれば使用可能である。針状フィラーとして、その熱伝導率が500W/(m・K)以上900W/(m・K)以下であるものは、非通紙部昇温をより有効に抑制することができるため好ましい。
(3-1-3) Needle-like filler As the needle-like filler, those having a fiber shape having a large ratio of the length L to the diameter D (hereinafter referred to as “aspect ratio”) can be used. The shape of the bottom surface of the needle-like filler may be circular or square, and any material can be used as long as it is oriented in the direction along the rotational axis of the elastic roller by a molding method. As the acicular filler, those having a thermal conductivity of 500 W / (m · K) or more and 900 W / (m · K) or less are preferable because the temperature rise of the non-sheet passing portion can be more effectively suppressed.

このような材料の具体例として、石油ピッチや石炭ピッチを原料とし、高温で焼成することで製造されたピッチ系炭素繊維が挙げられる。針状のピッチ系炭素繊維は、より具体的な形状として、直径D(平均直径)が5μm以上11μm以下であり、かつ長さL(平均長さ)が50μm以上1000μm以下のものが例示でき、工業的に容易に入手可能である。   Specific examples of such materials include pitch-based carbon fibers produced by firing at high temperature using petroleum pitch or coal pitch as a raw material. As a more specific shape of the acicular pitch-based carbon fiber, a diameter D (average diameter) of 5 μm or more and 11 μm or less and a length L (average length) of 50 μm or more and 1000 μm or less can be exemplified, It is easily available industrially.

針状フィラーの弾性層中における含有量は、5%〜40体積%であることが好ましい。   The content of the acicular filler in the elastic layer is preferably 5% to 40% by volume.

なお、本発明者らの検討によれば、乳化物の粘度は針状フィラーと水の配合量に依存する。特記すれば、針状フィラー配合量に応じて乳化物の粘度を変化させることが可能である。   According to the study by the present inventors, the viscosity of the emulsion depends on the blending amount of the acicular filler and water. If it mentions specially, it is possible to change the viscosity of an emulsion according to an acicular filler compounding quantity.

(3−1−4)乳化剤
本発明に係る乳化物は、上述した、A液、B液、およびC液の3液を所望の比率で混合した混合液に対して乳化剤Dを配合することによって調製することができる。乳化剤Dとしては様々な種類のものを使用することができ、アニオン系、カチオン系、両性イオン系及びノニオン系の界面活性剤の一種以上を使用することができる。中でも、ヒドロシリル化反応触媒に影響が少ないことからノニオン系界面活性剤を使用することが特に好ましい。乳化剤のHLB(Hydrophile−Lipophile Balance)値は、1.5以上6未満であることが好ましい。また乳化剤の配合量は、C液100質量部に対し、0.2〜3質量部であることが好ましい。乳化剤Dは、A液、B液、およびC液の3液を混合した後に添加することもできる。また、A液、B液またはC液のいずれか一つまたは複数の液体に乳化剤Dを添加した後に、A液、B液、およびC液の3液を混合することもできる。
(3-1-4) Emulsifier The emulsified product according to the present invention is obtained by blending the emulsifier D with the above-described mixed liquid obtained by mixing the three liquids of liquid A, liquid B and liquid C at a desired ratio. Can be prepared. Various types of emulsifiers D can be used, and one or more of anionic, cationic, zwitterionic and nonionic surfactants can be used. Among these, it is particularly preferable to use a nonionic surfactant because it has little influence on the hydrosilylation reaction catalyst. The emulsifier preferably has an HLB (Hydrophile-Lipophile Balance) value of 1.5 or more and less than 6. Moreover, it is preferable that the compounding quantity of an emulsifier is 0.2-3 mass parts with respect to 100 mass parts of C liquid. The emulsifier D can also be added after mixing the three liquids of liquid A, liquid B, and liquid C. Moreover, after adding the emulsifier D to any one or several liquid of A liquid, B liquid, or C liquid, 3 liquids, A liquid, B liquid, and C liquid, can also be mixed.

(3−1―5)乳化物の粘度
本発明に係る乳化物は、シリコーンゴム成分に水および針状フィラーが乳化され分散した高粘度液体である。その粘度は、ベースゴムの粘度よりも、配合する水の乳化状態や針状フィラーの配合量に依存する。また、該乳化物は、せん断速度に応じて粘度が異なる非ニュートン流体の性質を示す。本発明に係る乳化物の粘度は、一例をあげれば、温度25℃、せん断速度10[1/s]で30〜150[Pa・s]、20[1/s]で20〜100[Pa・s]の値を示す。
(3-1-5) Viscosity of Emulsion The emulsion according to the present invention is a high viscosity liquid in which water and needle filler are emulsified and dispersed in a silicone rubber component. The viscosity depends on the emulsified state of the water to be blended and the blending amount of the acicular filler, rather than the viscosity of the base rubber. The emulsion also exhibits non-Newtonian fluid properties with different viscosities depending on the shear rate. For example, the viscosity of the emulsion according to the present invention is 30 to 150 [Pa · s] at a temperature of 25 ° C. and a shear rate of 10 [1 / s], and 20 to 100 [Pa · s] at 20 [1 / s]. s] is indicated.

(3−2)型成形法
次に、型成形法について、図5〜図7を用いて説明する。まずキャビティを構成する金型について記す。
(3-2) Mold Molding Method Next, the mold molding method will be described with reference to FIGS. First, the mold that constitutes the cavity will be described.

(3−2−1)円筒状の成形型
図7は、円筒状の成形型の模式図である。円筒状の成形型40は、製品の外径精度、型使用時の変形、加温による変形を加味し、ステンレスからなる肉厚の金属材料が使用される。たとえば、外径30mmの弾性ローラを製造する場合、成形型40には、外径が40mm、内径が、使用する材料の工程中の伸縮度合いによって適宜設定されるが、30mm前後、長さが370mmのパイプ形状のものを採用するとよい。
(3-2-1) Cylindrical Mold FIG. 7 is a schematic diagram of a cylindrical mold. The cylindrical mold 40 is made of a thick metal material made of stainless steel in consideration of the outer diameter accuracy of the product, deformation during use of the mold, and deformation due to heating. For example, when an elastic roller having an outer diameter of 30 mm is manufactured, the outer diameter of the molding die 40 is appropriately set to 40 mm, and the inner diameter is appropriately set according to the degree of expansion / contraction in the process of the material to be used. It is advisable to adopt a pipe shape.

この円筒状の成形型に、先記した軸芯体を内包させたときに、成形型内に形成される空間(キャビティ)の幅が、ほぼ弾性ローラの弾性層厚みとなる。   When the above-described shaft core is included in this cylindrical mold, the width of the space (cavity) formed in the mold becomes substantially the thickness of the elastic layer of the elastic roller.

(3−2−2)ノズル
液状材料を噴出して型に注入する機能を持つ部品を一般にノズルと称する。図5は金型と材料注型機を説明する模式図であり、ノズル30の機能を模式的に示している。ノズル30は材料を噴出する材料流出口(ゲート)32と、軸芯体21の回転軸を保持する軸芯体固定部33を有する。また、ノズル30は、後述するキャップ35とともに円筒状の成形型40と嵌合することで、軸芯体21と円筒状の成形型40とを同軸上に配置する機能も有する。
(3-2-2) Nozzle A component having a function of ejecting a liquid material and injecting it into a mold is generally called a nozzle. FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the mold and the material casting machine, and schematically shows the function of the nozzle 30. The nozzle 30 has a material outlet (gate) 32 through which the material is ejected, and a shaft core body fixing portion 33 that holds the rotating shaft of the shaft core body 21. The nozzle 30 also has a function of coaxially arranging the shaft core body 21 and the cylindrical molding die 40 by fitting with the cylindrical molding die 40 together with a cap 35 described later.

ゲートや軸芯体固定部の形状は、それぞれ円筒状の成形型や軸芯体の形状に合わせて適宜設計される。中でもゲート32は、軸芯体21と成形型40からなるキャビティ42へ障害なく乳化物を流し込む構造が好ましく、配管と接続可能なアダプタを一体化した上で、計量機を備えた材料注入機から乳化物を注入する。このとき、キャビティ42の幅に対し、軸芯体の回転軸方向に広い開口幅を有するゲート形状を用いることで、開口より注入された乳化物が軸芯体21の弾性層形成部23の底面に衝突して、乳化物の流れが乱されるため、厚み方向に針状フィラーの配向分布を有する弾性層をより効率よく得ることができる。   The shapes of the gate and the shaft core fixing portion are appropriately designed according to the shapes of the cylindrical mold and the shaft core, respectively. In particular, the gate 32 preferably has a structure in which the emulsion is poured into the cavity 42 formed by the shaft core 21 and the molding die 40 without any obstacles. Inject the emulsion. At this time, by using a gate shape having a wide opening width in the rotation axis direction of the shaft core body with respect to the width of the cavity 42, the emulsion injected from the opening is the bottom surface of the elastic layer forming portion 23 of the shaft core body 21. Since the flow of the emulsion is disturbed, the elastic layer having the orientation distribution of the acicular filler in the thickness direction can be obtained more efficiently.

図6にノズル30の一例を示す。図6において、ゲート32は、軸芯体と円筒状の成形型とから成るキャビティ42の周方向に対し分割した複数の開口からなる。ゲート32が複数の開口からなるのは、軸芯体を保持する軸芯体固定部33と一体化した構造とするためである。ゲート32の1つの開口の幅はキャビティ42の幅に応じて適宜選択が可能であり、たとえば、キャビティの幅が3ミリの場合、開口幅は2ミリから6ミリである。また、ゲート32の1つの開口の周方向長さは、たとえば20ミリから27ミリである。   FIG. 6 shows an example of the nozzle 30. In FIG. 6, the gate 32 includes a plurality of openings divided in the circumferential direction of the cavity 42 including a shaft core and a cylindrical mold. The reason why the gate 32 includes a plurality of openings is to have a structure integrated with the shaft core body fixing portion 33 that holds the shaft core body. The width of one opening of the gate 32 can be appropriately selected according to the width of the cavity 42. For example, when the width of the cavity is 3 mm, the opening width is 2 mm to 6 mm. Further, the circumferential length of one opening of the gate 32 is, for example, 20 mm to 27 mm.

(3−2−3)キャップ
ノズル30を嵌合しない円筒状成形型40の他端にはキャップ35が嵌合接続される。キャップ35は材料注入時にキャビティ内部の空気を排出するための流出口を有する。また、軸芯体21の回転軸を保持する軸芯体固定部36を備えており、ノズル30とともに軸芯体21と成形型40とを同軸上に配置する機能も有する。
(3-2-3) Cap A cap 35 is fitted and connected to the other end of the cylindrical mold 40 to which the nozzle 30 is not fitted. The cap 35 has an outlet for discharging air inside the cavity during material injection. Moreover, the shaft core body fixing | fixed part 36 holding the rotating shaft of the shaft core body 21 is provided, and it has the function to arrange | position the shaft core body 21 and the shaping | molding die 40 on the same axis | shaft with the nozzle 30. FIG.

(3−2−4)型成形法
軸芯体21、円筒状の成形型40、ノズル30、キャップ35を組み合わせることでキャビティ42が形成される。成形過程における軸ずれを防止する目的で、円筒状の成形型40に嵌合したノズル30やキャップ35は、不図示のアダプタ部品や固定用の部品と組み合わせて一体化した金型44としておくことが好ましい。
(3-2-4) Mold Forming Method The cavity 42 is formed by combining the shaft core body 21, the cylindrical mold 40, the nozzle 30, and the cap 35. For the purpose of preventing axial misalignment in the molding process, the nozzle 30 and the cap 35 fitted to the cylindrical mold 40 are set as a die 44 integrated with an adapter part and a fixing part (not shown). Is preferred.

図5に示すように、乳化物の供給路となる配管63の一端は、不図示のアダプタ部品を介してノズル30に接続されており、他端はバルブ62を介して計量器60と連結している。計量器60に導入された乳化物50は、計量器60に付属した押し子61を押し下げることで配管63を経由してノズル30からキャビティ42に移送される。キャビティ42が乳化物50で満たされた後、金型44を配管63から切り離して封止する。   As shown in FIG. 5, one end of a pipe 63 serving as an emulsion supply path is connected to the nozzle 30 via an adapter part (not shown), and the other end is connected to a measuring instrument 60 via a valve 62. ing. The emulsion 50 introduced into the measuring device 60 is transferred from the nozzle 30 to the cavity 42 via the pipe 63 by pushing down the pusher 61 attached to the measuring device 60. After the cavity 42 is filled with the emulsion 50, the mold 44 is separated from the pipe 63 and sealed.

次いで、乳化物で充填された金型44を、加熱炉、熱盤といった加熱手段を用いて、水分の蒸発が起きない温度において加熱し、乳化物中のシリコーンゴム成分の架橋反応を進める。これにより、金型44中の乳化物が軸芯体と一体化され、針状フィラーと水を含んだシリコーンゴム成形体を得ることができる。最後に、シリコーンゴム成形体を型から取り出して、該シリコーンゴム成形体を高温で加熱して脱水し、針状フィラーと空隙を含む弾性層を有する弾性ローラを得る。   Next, the mold 44 filled with the emulsion is heated at a temperature at which moisture does not evaporate using a heating means such as a heating furnace or a hot platen, and the crosslinking reaction of the silicone rubber component in the emulsion proceeds. Thereby, the emulsion in the metal mold | die 44 is integrated with a shaft core body, and the silicone rubber molded object containing the acicular filler and water can be obtained. Finally, the silicone rubber molded body is taken out of the mold, and the silicone rubber molded body is dehydrated by heating at a high temperature to obtain an elastic roller having an elastic layer including needle-like fillers and voids.

なお、離型層は、得られた弾性ローラの上に被覆して形成しても良く、また、円筒状の成形型の内壁面に公知の方法で離型層を予め設置してから形成しても良い。   The release layer may be formed by coating on the obtained elastic roller. Alternatively, the release layer may be formed after a release layer is previously installed on the inner wall surface of the cylindrical mold by a known method. May be.

(3−3)針状フィラーの配向
一般に、配管の内部を流れる流体は、配管の内壁近傍の領域と中央の領域とでは流速が異なる。具体的には、内壁近傍領域の流体は内壁との摩擦を受けるため、配管の中央の領域の流体と比較して相対的に流速が低下する。
(3-3) Orientation of acicular filler Generally, the flow rate of the fluid flowing inside the pipe is different between the area near the inner wall of the pipe and the center area. Specifically, since the fluid in the region near the inner wall receives friction with the inner wall, the flow velocity is relatively lowered as compared with the fluid in the central region of the pipe.

これを本発明について見ると、乳化物の注入時にキャビティの厚み方向において流速差が生じる。すなわち、軸芯体の表面近傍および成形型の内壁近傍では、乳化物と軸芯体表面または成形型内壁との間の摩擦によって、流速が中央領域と比較して相対的に低下する。その結果、流速の低下した軸芯体近傍および成形型の内壁近傍の領域では、針状フィラーが乳化物の流れ方向にせん断応力を受けて流れ方向に配向し易いと考えられる。   When this is seen about this invention, the flow rate difference arises in the thickness direction of a cavity at the time of injection | pouring of an emulsion. That is, in the vicinity of the surface of the shaft core and the vicinity of the inner wall of the mold, the flow rate is relatively decreased compared to the central region due to friction between the emulsion and the surface of the shaft core or the inner wall of the mold. As a result, it is considered that the acicular filler tends to be oriented in the flow direction by receiving shear stress in the flow direction of the emulsion in the vicinity of the shaft core and the vicinity of the inner wall of the mold where the flow velocity is reduced.

そして、針状フィラーが配向し易い成形型の内壁近傍の領域の、キャビティの厚み方向の範囲は、乳化物の単位時間当たりの注入量(体積)と、キャビティの軸芯体に直交する方向の断面積とで定まるキャビティ中を進む乳化物の平均流速に影響される。   The range in the thickness direction of the cavity in the region near the inner wall of the mold where needle-shaped fillers are easily oriented is the amount of injection (volume) per unit time of the emulsion and the direction orthogonal to the axial core body of the cavity. It is affected by the average flow rate of the emulsion traveling through the cavity determined by the cross-sectional area.

平均流速が遅い場合、キャビティの厚み方向における乳化物の中の流速差が相対的に小さくなり、針状フィラーを軸方向に配向させるせん断応力は、主に成形型の内壁のごく近傍の領域に存在する針状フィラーに作用する。そのため、領域Bにおける針状フィラーの配向度が低くなる傾向にある。一方、平均流速が速い場合は、キャビティの幅方向における乳化物中の流速差が相対的に大きくなり、針状フィラーを軸方向に配向させるせん断応力が、成形型の内壁から離れた流体中に存在する針状フィラーに対しても作用し易くなる。その結果、領域Aの配向度が高くなる傾向にある。   When the average flow rate is slow, the flow rate difference in the emulsion in the thickness direction of the cavity is relatively small, and the shear stress that orients the needle filler in the axial direction is mainly in the region very close to the inner wall of the mold. Acts on the existing needle filler. Therefore, the orientation degree of the acicular filler in the region B tends to be low. On the other hand, when the average flow velocity is high, the flow velocity difference in the emulsion in the width direction of the cavity is relatively large, and shear stress that orients the needle filler in the axial direction is generated in the fluid away from the inner wall of the mold. It becomes easy to act also on the existing acicular filler. As a result, the orientation degree of the region A tends to increase.

このため、領域Aにおける針状フィラーの配向度を50%以下に調整し、領域Aにおける針状フィラーの配向度を領域Bより低くするためには、平均流速を適切に制御することが好ましい。例えば、アスペクト比が28程度の針状フィラーと水とを含有するシリコーンゴム乳化物を、厚みが2〜5mmの範囲内にあるキャビティに注型して弾性層を形成する場合、キャビティ内の平均流速が、4.0〜8.1[mm/sec]の範囲内となるように当該乳化物の注入速度を調整することが好ましい。上記した平均流速となるようにキャビティ内に乳化物を充填した場合、得られる弾性層の領域Bにおける針状フィラーの配向度を、59〜65%の範囲内とすることができる。また、領域Aにおける針状フィラーの配向度を、41〜50%の範囲内とすることができる。   For this reason, in order to adjust the orientation degree of the acicular filler in the region A to 50% or less and make the orientation degree of the acicular filler in the region A lower than that in the region B, it is preferable to appropriately control the average flow velocity. For example, when an elastic layer is formed by casting a silicone rubber emulsion containing an acicular filler having an aspect ratio of about 28 and water into a cavity having a thickness in the range of 2 to 5 mm, the average in the cavity It is preferable to adjust the injection speed of the emulsion so that the flow rate is in the range of 4.0 to 8.1 [mm / sec]. When the emulsion is filled in the cavity so as to achieve the above average flow rate, the degree of orientation of the acicular filler in the region B of the resulting elastic layer can be in the range of 59 to 65%. Moreover, the orientation degree of the acicular filler in the region A can be in the range of 41 to 50%.

以下に実施例および比較例を示し、本発明を具体的に説明する。   The present invention will be specifically described below with reference to examples and comparative examples.

<円筒状の成形型>
ステンレス鋼を図7の形状に加工し、内径が30mmの円筒状の成形型とした。
<Cylindrical mold>
Stainless steel was processed into the shape shown in FIG. 7 to form a cylindrical mold having an inner diameter of 30 mm.

<軸芯体>
快削鋼(SUM)を図8の形状に加工し、例えば、実施例1においては、キャビティ厚みを4mmとするために、弾性層形成部の外径が22mmの軸芯体を用意した。
<Shaft core>
Free-cutting steel (SUM) was processed into the shape of FIG. 8. For example, in Example 1, an axial core body having an outer diameter of the elastic layer forming portion of 22 mm was prepared in order to set the cavity thickness to 4 mm.

下記実施例および比較例の弾性層の厚さに応じて、弾性層形成部の外径を変えた軸芯体を用意した。その外面上に無電解ニッケルメッキ(厚さ3〜6μm)を施したうえで、いずれの軸芯体にも公知の適切な方法で表面処理を実施し、弾性層が好適に接着可能な構成とした。   The shaft core body in which the outer diameter of the elastic layer forming portion was changed according to the thickness of the elastic layer of the following examples and comparative examples was prepared. After applying electroless nickel plating (thickness 3 to 6 μm) on the outer surface, surface treatment is performed on any shaft core body by a known appropriate method, and the elastic layer can be suitably bonded. did.

<針状フィラー>
針状フィラーとして次のピッチ系炭素繊維を使用した。
(商品名:XN−100−25M(日本グラファイトファイバー(株)製)
平均繊維直径:9μm
平均繊維長L:250μm
熱伝導率900W/(m・K)
この針状フィラーを以下、「100−25M」と記す。
<Needle filler>
The following pitch-based carbon fibers were used as needle-like fillers.
(Product name: XN-100-25M (manufactured by Nippon Graphite Fiber Co., Ltd.))
Average fiber diameter: 9 μm
Average fiber length L: 250 μm
Thermal conductivity 900W / (m · K)
This acicular filler is hereinafter referred to as “100-25M”.

<未架橋状態のシリコーンゴム乳化物の調製>
C液として、無機系増粘剤(「ベンゲルW−200U」、(株)ホージュン製)1質量部に対し、脱イオン水99質量部を投入し、十分に攪拌してゲル状液体材料をあらかじめ調製した。
<Preparation of an uncrosslinked silicone rubber emulsion>
As liquid C, 99 parts by mass of deionized water is added to 1 part by mass of an inorganic thickener (“Bengel W-200U”, manufactured by Hojun Co., Ltd.), and the mixture is stirred well to obtain a gel-like liquid material in advance. Prepared.

また乳化剤としてノニオン系界面活性剤(ソルビタン脂肪酸エステル 商品名:イオネット HLB4.3;三洋化成工業(株))を準備した。   Moreover, the nonionic surfactant (Sorbitan fatty-acid ester brand name: Ionette HLB4.3; Sanyo Chemical Industries Ltd.) was prepared as an emulsifier.

一方、A液およびB液として、液状シリコーンゴム(商品名:DY35−561;東レ・ダウコーニング(株))のA液およびB液をそれぞれ使用し、針状フィラー100−25Mとあわせて表1に示す配合量(質量部)で、遊星式ミキサーに投入し、該混合物全体を混練した。ある程度混練したのち、C液および乳化剤を表1に示す配合でミキサーに投入し、十分に攪拌して針状フィラーを含有する乳化物(1)〜(2)を得た。   On the other hand, as liquid A and liquid B, liquid silicone rubber (trade name: DY35-561; Toray Dow Corning Co., Ltd.), liquid A and liquid B, respectively, are used together with needle filler 100-25M. Was added to a planetary mixer at a blending amount (part by mass) shown in FIG. After kneading to some extent, the C liquid and the emulsifier were added to the mixer with the formulation shown in Table 1, and sufficiently stirred to obtain emulsions (1) to (2) containing needle fillers.

得られた乳化物の粘度は、回転式粘度計装置(商品名:Roto Visco 1、サーモフィッシャーサイエンティフィック株式社製)を用い、温度25℃でせん断速度0〜20S−1までの流動曲線を求めた。得られた流動曲線の上昇曲線及び下降曲線において、それぞれせん断速度10s−1における粘度の値を求め、その平均値を算出した。測定は3回行い、該平均値の算術平均を、乳化物の粘度とした。測定した結果を表1に示す。 The viscosity of the obtained emulsion was measured using a rotary viscometer device (trade name: Roto Visco 1, manufactured by Thermo Fisher Scientific Co., Ltd.) and a flow curve up to a shear rate of 0 to 20 S −1 at a temperature of 25 ° C. Asked. In the ascending curve and descending curve of the obtained flow curve, the viscosity value at a shear rate of 10 s −1 was obtained, and the average value was calculated. The measurement was performed three times, and the arithmetic average of the average value was taken as the viscosity of the emulsion. The measured results are shown in Table 1.

Figure 0006570350
Figure 0006570350

<離型層>
厚さ50μmのPFAチューブ(グンゼ株式会社)を準備した。
<Release layer>
A PFA tube (Gunze Co., Ltd.) having a thickness of 50 μm was prepared.

<実施例1>
(1−1)
公知の方法により、張架した状態のPFAチューブを円筒状の成形型の内部に固定した。PFAチューブと円筒状の成形型とは密着していることを目視で確認した。
<Example 1>
(1-1)
The stretched PFA tube was fixed inside a cylindrical mold by a known method. It was visually confirmed that the PFA tube and the cylindrical mold were in close contact.

(1−2)
(1−1)のPFAチューブの内面に、公知の方法でプライマー(商品名:DY39−067、東レ・ダウコーニング(株))を塗布し、そのまま室温で所定時間乾燥した。
(1-2)
A primer (trade name: DY39-067, Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied to the inner surface of the PFA tube of (1-1) by a known method and dried at room temperature for a predetermined time.

(1−3)
軸芯体に公知の方法でプライマー(商品名:DY35−051、東レ・ダウコーニング(株)を塗布し、200℃で所定時間焼成したのち放冷した。
(1-3)
A primer (trade name: DY35-051, Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied to the shaft core by a known method, fired at 200 ° C. for a predetermined time, and then allowed to cool.

(1−4)
図4の装置の配管にアダプタを介してノズルを設置し、ノズルの軸芯体固定部に(1−3)の軸芯体を垂直に固定した。この軸芯体を内包するように(1−2)のPFAチューブを固定した円筒状の成形型を設置し、成形型の他端にキャップとアダプタを嵌合した。両端のアダプタ間を固定部材で固定し、以上の工程で同軸に精度出しされた厚み4.0ミリのキャビティを形成した。
(1-4)
A nozzle was installed in the piping of the apparatus of FIG. 4 via an adapter, and the shaft core body (1-3) was fixed vertically to the shaft core body fixing portion of the nozzle. A cylindrical mold having the (1-2) PFA tube fixed thereto was installed so as to enclose the shaft core, and a cap and an adapter were fitted to the other end of the mold. The adapters at both ends were fixed with a fixing member, and a 4.0 mm thick cavity was formed coaxially by the above process.

(1−5)
(1−4)で固定した円筒状の成形型の下端から、配管を介して材料注入機から表1の乳化物(1)を毎分100グラムで注入した。注入後、配管からノズルを切り離して両端のアダプタを封止し、キャビティに乳化物が密閉封入されている金型が完成した。
(1-5)
From the lower end of the cylindrical mold fixed in (1-4), the emulsion (1) shown in Table 1 was injected at 100 grams per minute from a material injector through a pipe. After injection, the nozzle was cut off from the pipe, the adapters at both ends were sealed, and a mold in which the emulsion was hermetically sealed in the cavity was completed.

(1−6)
温度90℃に設定した加熱炉に、上記(1−5)で作製した金型を投入し60分間加熱した。
(1-6)
The mold produced in (1-5) above was put into a heating furnace set at a temperature of 90 ° C. and heated for 60 minutes.

(1−7)
加熱炉から金型を取り出し常温まで冷却した。次いで、軸芯体と一体化したシリコーンゴム成形体を金型から脱型した。
(1-7)
The mold was removed from the heating furnace and cooled to room temperature. Next, the silicone rubber molded body integrated with the shaft core was removed from the mold.

(1−8)
軸芯体と一体したシリコーンゴム成形体を温度130℃に設定した加熱炉にて4時間加熱し、硬化した成形体から水分を除去した。続いて、温度200℃に設定した加熱炉で4時間加熱し、成形体を完全に硬化させた。放冷後、成型体の外寸を必要に応じて刃物により修正し、弾性ローラを完成した。
(1-8)
The silicone rubber molded body integrated with the shaft core body was heated in a heating furnace set at a temperature of 130 ° C. for 4 hours to remove moisture from the cured molded body. Then, it heated for 4 hours with the heating furnace set to the temperature of 200 degreeC, and the molded object was fully hardened. After standing to cool, the outer dimensions of the molded body were corrected with a blade as necessary to complete an elastic roller.

<実施例2>〜<実施例8>
軸芯体、乳化物種、乳化物の注入速度を適宜採用し、キャビティ厚み、乳化物の平均流速、乳化物の粘度を表2に記載の条件に変えて乳化物を注入した以外は、実施例1と同様に弾性ローラを得た。
<Example 2> to <Example 8>
Example except that the injection speed of the shaft core, emulsion type, and emulsion was appropriately adopted, and the emulsion was injected while changing the cavity thickness, the average flow rate of the emulsion, and the viscosity of the emulsion to the conditions shown in Table 2. An elastic roller was obtained as in 1.

なお、平均流速(mm/s)は、下記計算式(2)で求めた。
計算式(2)
平均流速(mm/s)=液状化合物物のキャビティへの1分当りの注入体積(mm/s)/キャビティの断面積(mm
成形型、軸芯体、乳化物、乳化物の注入速度を適宜採用し、キャビティ厚み、注入速度、乳化物の粘度を表2に記載の条件に変えて乳化物を注入した以外は、実施例1と同様に弾性ローラを得た。
The average flow velocity (mm / s) was obtained by the following calculation formula (2).
Formula (2)
Average flow rate (mm / s) = injection volume per minute of liquid compound into cavity (mm 3 / s) / cavity cross-sectional area (mm 2 )
Examples except that the injection speed of the mold, the shaft core, the emulsion, and the emulsion was appropriately adopted, and the emulsion was injected while changing the cavity thickness, the injection speed, and the viscosity of the emulsion to the conditions shown in Table 2. An elastic roller was obtained as in 1.

Figure 0006570350
Figure 0006570350

<比較例1>
注入速度を200g/minとした以外は実施例1と同様にして弾性ローラを得た。
<Comparative Example 1>
An elastic roller was obtained in the same manner as in Example 1 except that the injection speed was 200 g / min.

<比較例2>
注入速度を25g/minとした以外は実施例8と同様にして弾性ローラを得た。
<Comparative example 2>
An elastic roller was obtained in the same manner as in Example 8 except that the injection speed was 25 g / min.

<弾性ローラの評価>
作製した各弾性ローラについて下記に示す評価を行った。評価結果を表3にまとめて示す。
<Evaluation of elastic roller>
The evaluation shown below was performed about each produced elastic roller. The evaluation results are summarized in Table 3.

(配向度)
各弾性ローラの弾性層における針状フィラーの配向度は、前述の配向度の定義にしたがって求めた。
(Degree of orientation)
The orientation degree of the acicular filler in the elastic layer of each elastic roller was determined according to the definition of the orientation degree described above.

(非通紙部昇温)
各弾性ローラをそれぞれ加圧ローラとして図1に記載のフィルム加熱方式の定着装置が搭載されたプリンター(商品名:LBP−5910、キヤノン株式会社製)に装着し、加圧ローラの非通紙部の温度について評価した。
(Non-paper passing part temperature rise)
Each elastic roller is used as a pressure roller and mounted on a printer (trade name: LBP-5910, manufactured by Canon Inc.) on which the film heating type fixing device shown in FIG. 1 is mounted. The temperature was evaluated.

定着装置に搭載された加圧ローラの周速度を234mm/secとなるように調整し、ヒータ温度を220℃に設定した。定着装置のニップ部NにトナーTを担持した記録材Pとして通紙した紙はレター(LTR)サイズ紙(75g/m)である。この紙を、紙の長手方向が、加圧ローラの長手方向と平行になるように、連続して500枚通紙したときの通紙部W(LTRサイズ紙が接しない領域)のフィルム13の表面の温度を測定した。本発明に係る非通紙部の昇温抑制効果とは、一般的な弾性層を具備する加圧ローラを用いた定着装置を使用したときの、加熱部材の非通紙部温度(270℃程度)より低いことである。 The peripheral speed of the pressure roller mounted on the fixing device was adjusted to be 234 mm / sec, and the heater temperature was set to 220 ° C. The paper passed as the recording material P carrying the toner T in the nip portion N of the fixing device is letter (LTR) size paper (75 g / m 2 ). The film 13 of the paper passing portion W (region where the LTR size paper is not in contact) when 500 sheets of the paper are continuously fed so that the longitudinal direction of the paper is parallel to the longitudinal direction of the pressure roller. The surface temperature was measured. The temperature rise suppression effect of the non-sheet passing portion according to the present invention is the non-sheet passing portion temperature of the heating member (about 270 ° C.) when a fixing device using a pressure roller having a general elastic layer is used. ) Is lower.

(立ち上がり性能)
上記の定着装置を用いて、通紙を行わない空回転状態において、ヒータスイッチが入ってから、フィルム13の表面温度が180℃になるまでの時間を測定した。
(Rise performance)
Using the above fixing device, the time from when the heater switch was turned on until the surface temperature of the film 13 reached 180 ° C. was measured in the idling state where no paper was passed.

(弾性層の厚み変化量)
上記の定着装置を用いて、累計300時間の空回転の耐久試験を行った。耐久試験前後それぞれにおいて弾性層の厚みを測定した。なお、弾性層の厚みは、各実施例及び比較例に係る、耐久試験前後の弾性ローラについて、図4(a)に示したのと同様に、サンプルを切り出し、β断面の任意の5点の厚みを、光学顕微鏡(商品名:VHX−200;株式会社キーエンス製)を用いて倍率50倍で観察することにより求め、その平均値を弾性層の厚みとした。
(Thickness change of elastic layer)
Using the above fixing device, an idling test for a total of 300 hours was performed. The thickness of the elastic layer was measured before and after the durability test. In addition, the thickness of the elastic layer is the same as that shown in FIG. 4A for the elastic roller before and after the durability test according to each of the examples and comparative examples. The thickness was determined by observing at a magnification of 50 times using an optical microscope (trade name: VHX-200; manufactured by Keyence Corporation), and the average value was taken as the thickness of the elastic layer.

Figure 0006570350
Figure 0006570350

11 フィルムガイド部材
12 ヒータ
13 フィルム
20 加圧ローラ(弾性ローラ)
21 軸芯体
25 弾性層
25a 領域A
25b 領域B
26 離型層
301 針状フィラー
302 空隙
11 Film guide member 12 Heater 13 Film 20 Pressure roller (elastic roller)
21 Axle core 25 Elastic layer 25a Region A
25b Region B
26 Release layer 301 Needle-like filler 302 Void

Claims (10)

軸芯体と、
該軸芯体の周面に形成された弾性層と、
を有する弾性ローラであって、
該弾性層は、針状フィラーと、シェルを有さない空隙とを含み、
該弾性層の空隙率は、20体積%以上60体積%以下であり、
該弾性層の、該軸芯体から離れた側の表面から該軸芯体に向かって、該弾性層の厚さの30%の厚さの領域を領域Bとし、
該弾性層の厚さ方向の中央の、該弾性層の厚さに対して40%の厚さの領域を領域Aとしたとき、
該領域Aにおける該針状フィラーの該弾性ローラの軸方向への配向度(A)が50%以下であり、かつ、
該領域Bにおける該針状フィラーの該弾性ローラの軸方向への配向度(B)が、該領域Aにおける該針状フィラーの配向度よりも高いことを特徴とする弾性ローラ;
但し、配向度(A)は、該弾性層の軸方向の断面から観察される該領域Aの部分の該針状フィラーの全本数を基準として、軸方向を角度0度とし、軸方向に対してなす角度θが、±5度以内である該針状フィラーの本数の割合(%)の平均値であり、
配向度(B)は、該弾性層の軸方向の断面から観察される該領域Bの部分の該針状フィラーの全本数を基準として、軸方向を角度0度とし、軸方向に対してなす角度θが、±5度以内である該針状フィラーの本数の割合(%)の平均値である。
A shaft core,
An elastic layer formed on the peripheral surface of the shaft core;
An elastic roller having
The elastic layer includes a needle-like filler and a void having no shell,
The porosity of the elastic layer is 20% by volume or more and 60% by volume or less,
A region having a thickness of 30% of the thickness of the elastic layer is defined as a region B from the surface of the elastic layer away from the shaft core toward the shaft core.
When a region having a thickness of 40% of the thickness of the elastic layer at the center in the thickness direction of the elastic layer is defined as region A,
The degree of orientation (A) in the axial direction of the elastic roller of the acicular filler in the region A is 50% or less, and
An elastic roller characterized in that the degree of orientation (B) of the needle filler in the region B in the axial direction of the elastic roller is higher than the degree of orientation of the needle filler in the region A;
However, the degree of orientation (A) is based on the total number of the needle-like fillers in the region A observed from the cross section in the axial direction of the elastic layer. Is the average value of the ratio (%) of the number of needle-shaped fillers that is within ± 5 degrees,
The degree of orientation (B) is defined with respect to the axial direction, with the axial direction being 0 degrees with reference to the total number of the needle-like fillers in the region B observed from the cross section in the axial direction of the elastic layer. The angle θ is an average value of the ratio (%) of the number of needle-shaped fillers within ± 5 degrees.
前記弾性層がシリコーンゴム層である請求項1に記載の弾性ローラ。   The elastic roller according to claim 1, wherein the elastic layer is a silicone rubber layer. 前記シリコーンゴム層が、弾性ローラにおける唯一のシリコーンゴム層である請求項2に記載の弾性ローラ。   The elastic roller according to claim 2, wherein the silicone rubber layer is the only silicone rubber layer in the elastic roller. 前記弾性ローラの通紙部において、前記配向度(A)が50%以下であり、
前記弾性ローラの通紙部において、前記配向度(B)が前記配向度(A)よりも高い請求項1乃至3のいずれか一項に記載の弾性ローラ。
In the sheet passing portion of the elastic roller, pre Sharing, ABS Mukodo (A) is 50% or less,
The elastic in the sheet passing portion of the roller, prior Sharing, ABS Mukodo (B) is an elastic roller according to any one of high claims 1 to 3 than in the previous Sharing, ABS Mukodo (A).
記配向度(B)が55%以上である請求項1乃至4のいずれか一項に記載の弾性ローラ。 Elastic roller according to any one of claims 1 to 4 before Sharing, ABS Mukodo (B) is 55% or more. 前記弾性層の空隙率が40体積%以上60体積%以下である請求項1乃至5のいずれか一項に記載の弾性ローラ。   The elastic roller according to any one of claims 1 to 5, wherein the elastic layer has a porosity of 40% by volume or more and 60% by volume or less. 前記針状フィラーがピッチ系炭素繊維である請求項1乃至6のいずれか一項に記載の弾性ローラ。   The elastic roller according to any one of claims 1 to 6, wherein the needle-like filler is pitch-based carbon fiber. 前記針状フィラーは、直径が5μm以上11μm以下であり、長さが50μm以上1000μm以下である請求項1乃至7のいずれか一項に記載の弾性ローラ。   The elastic roller according to any one of claims 1 to 7, wherein the needle-like filler has a diameter of 5 µm to 11 µm and a length of 50 µm to 1000 µm. 前記弾性層の厚さが2mm以上5mm以下である請求項1乃至8のいずれか一項に記載の弾性ローラ。   The elastic roller according to any one of claims 1 to 8, wherein a thickness of the elastic layer is 2 mm or more and 5 mm or less. 加熱部材と、該加熱部材に対向して配置され、該加熱部材に圧接される加圧部材とを有し、該加熱部材と該加圧部材との間のニップ部に記録材を導入して挟持搬送することにより該記録材を加熱する定着装置であって、該加圧部材が、請求項1乃至のいずれか一項に記載の弾性ローラであることを特徴とする定着装置。 A heating member, and a pressure member disposed opposite to the heating member and pressed against the heating member, and a recording material is introduced into a nip portion between the heating member and the pressure member. A fixing device that heats the recording material by nipping and conveying, wherein the pressure member is the elastic roller according to any one of claims 1 to 9 .
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